DE3819986A1

DE3819986A1 - ADJUSTABLE DRIVE AND METHOD FOR ITS CONTROL

Info

Publication number: DE3819986A1
Application number: DE19883819986
Authority: DE
Inventors: Hans Baumgartner; Karl Heinz Bruss
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1988-06-11
Filing date: 1988-06-11
Publication date: 1989-12-14
Also published as: EP0346743A2

Description

Die Erfindung betrifft einen regelbaren Antrieb, insbeson dere für die Nebenaggregate von Brennkraftmaschinen, mit einer Bremse sowie ein Verfahren zum Steuern des Antriebs.The invention relates to a controllable drive, in particular for the auxiliary units of internal combustion engines, with a brake and a method for controlling the drive.

Brennkraftmaschinen, insbesondere die Antriebsmotoren von Kraftfahrzeugen, müssen in Nebentrieben Aggregate antrei ben, die entweder dem Betrieb der Brennkraftmaschine selbst oder anderen Zwecken dienen. Dem Betrieb der Brennkraftma schine selbst dienen z.B. Wasserpumpe, Lüfter, Lichtmaschi ne und Schmierölpumpe. Anderen Zwecken dienen beispiels weise Ölpumpen für Servolenkung, Niveauregulierung und Kom forthydraulik, Kompressoren für Klimaanlage und Luftfede rung. Die Leistungen der Aggregate sollen auch bei Leerlauf drehzahl der Brennkraftmaschine ausreichend sein. Von die sen Aggregaten benötigen einige ständig ihre drehzahlab hängige volle Leistung, z.B. die Wasser- und die Schmier ölpumpe; andere Aggregate, wie beispielsweise die Licht maschine und der Lüfter mit Viskositätskupplung, entnehmen eine geregelte Leistung und wieder andere Aggregate werden zeitweise mit Nennleistung betrieben und dann auf Leerlauf leistung abgeschaltet, wie beispielsweise Kompressoren für eine Klimaanlage und die Luftfederung.Internal combustion engines, in particular the drive motors from Motor vehicles must drive aggregates in auxiliary drives ben, either the operation of the internal combustion engine itself or serve other purposes. Operation of the internal combustion engine The machines themselves serve e.g. Water pump, fan, alternator ne and oil pump. For example, serve other purposes wise oil pumps for power steering, level control and com forthydraulik, compressors for air conditioning and air suspension tion. The performance of the units should also be at idle speed of the internal combustion engine should be sufficient. From the Some units constantly need their speed down pending full performance, e.g. the water and the lubricant oil pump; other aggregates, such as the light remove the machine and the fan with viscous coupling regulated output and still other units temporarily operated at nominal power and then at idle power switched off, such as compressors for air conditioning and air suspension.

Es ist möglich und wird praktiziert, alle Aggregate mit ihrer maximalen Leistung zugeschaltet zu belassen. Die Sum me der Leistungen kann dann einen solchen Wert annehmen, daß die geforderte Leerlaufleistung der Brennkraftmaschine, insbesondere bei Maschinen mit kleinem Volumen, nur durch eine erhöhte Leerlaufdrehzahl möglich ist. Eine höhere Leer laufdrehzahl ist jedoch deshalb unerwünscht, weil sich da durch der Geräuschpegel erhöht und außerdem insbesondere durch die Verwendung hydrodynamischer Wandler oder Kupp lungen das Kriechmoment und die Schlupfwärme größer sowie der Kraftstoffverbrauch und die Gesamtumdrehungen erhöht werden.It is possible and is practiced with all aggregates to keep their maximum power switched on. The sum The services can then take on such a value that the required idle power of the internal combustion engine, especially for machines with small volumes, only by an increased idle speed is possible. A higher empty Running speed is undesirable because there is increased by the noise level and also in particular through the use of hydrodynamic converters or couplers the creeping moment and the heat of hatching are greater as well fuel consumption and total revs increased will.

Damit sich die Nebenaggregate im unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine besser versorgen lassen, ohne über mäßige Verluste in hohen Drehzahlbereichen hinnehmen zu müssen, sind in der Praxis regelbare Antriebe der eingangs genannten Art bekannt. Mit diesen Antrieben läßt sich die für die Nebenaggregate benötigte Drehzahl durch Zuschalten eines variablen, an die Nebenaggregate angeschlossenen Rie menrades erreichen, das mit höherer Drehzahl als die der Brennkraftmaschine umläuft. Der Antrieb weist ein Sonnenrad auf, das auf einer mit der Kurbelwelle verbundenen Zentral schraube angeordneten Laufbuchse mit Klemmrollenfreilauf la gert und in ein mit einem Getriebehohlrad eines drehzahlre gelbaren, variablen Riemenrades kämmendes Planetengetriebe eingreift. Solange eine Magnetbremse bestromt ist, steht das Sonnenrad still und das Riemenrad wird über das Pla netengetriebe mit einer Übersetzung ins Schnelle ange trieben. Sobald die Magnetbremse allerdings stromlos ge schaltet ist, blockiert der Klemmrollenfreilauf und nimmt das Sonnenrad mit der Drehzahl der Kurbelwelle mit. Das Pla netengetriebe wirkt in diesem Fall als Kupplung und treibt das Riemenrad mit Kurbelwellendrehzahl an. Als nachteilig hat sich bei diesen Antrieben die raumgreifende Bauweise herausgestellt, die Veränderungen der Einbaulage der Brenn kraftmaschine und/oder der Nebenaggregate im Motorraum er fordert.So that the auxiliary units are in the lower speed range the engine can be better supplied without over moderate losses in high speed ranges increase are, in practice, adjustable drives at the beginning known type known. With these drives the speed required for the auxiliary units by switching on of a variable belt connected to the auxiliary units menrades achieve that with higher speed than that of Internal combustion engine revolves. The drive has a sun gear on that on a central connected to the crankshaft screw arranged sleeve with pinch roller freewheel la device and in a with a gear ring gear of a speed variable, variable pulley meshing planetary gear intervenes. As long as a magnetic brake is energized, stands the sun gear is still and the pulley is moved over the pla neten gearbox with a quick translation driven. As soon as the magnetic brake is de-energized is engaged, the pinch roller freewheel blocks and picks up the sun gear with the speed of the crankshaft. The pla In this case, the mesh gear acts as a clutch and drives the pulley at crankshaft speed. As a disadvantage has the space-consuming design with these drives highlighted the changes in the installation position of the focal engine and / or the ancillaries in the engine compartment demands.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Antrieb der eingangs genannten Art eine Kompakt-Bauweise zu schaf fen, die einen Einbau ohne Änderung der räumlichen Anord nung der Brennkraftmaschine und/oder ihrer Nebenaggregate erlaubt, sowie ein Ansteuerverfahren zu schaffen, mit dem sich eine hohe Flexibilität in der Betriebsweise erreichen läßt.The invention is based, for a drive to create a compact design of the type mentioned at the beginning fen an installation without changing the spatial arrangement tion of the internal combustion engine and / or its auxiliary units allowed, as well as to create a control process with which achieve a high degree of flexibility in the mode of operation leaves.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Getriebehohl- und ein variables Riemenrad auf einem gemein samen, axial zwischen einem Planetengetriebe und dem Riemen rad angeordneten Wälzlager gelagert sind. Mit der Bauweise und Anordnung der Lagerung nach der Erfindung wird ein zweites, großen axialen Bauraum erforderndes Lager überflüs sig, insbesondere wenn sowohl das variable Riemenrad und damit der Kraftangriff des/der Antriebsriemen(s) als auch das Planetengetriebe noch innerhalb der Stützbreite des Lagers liegen. Die Einbaulage des Wälzlagers, beispiels weise ein zweireihiges Schrägkugellager oder ein Vierpunkt lager, axial zwischen und unmittelbar eingeschlossen von dem variablen Riemenrad und dem Planetengetriebe gewährlei stet eine die gesamte Lagerungseinheit abstützende Breite.According to the invention this object is achieved in that a Hollow gear and a variable pulley on one thing seeds, axially between a planetary gear and the belt wheel bearings are mounted. With the construction and arrangement of the storage according to the invention is a second, large axial installation space required bearing sig, especially if both the variable pulley and hence the power application of the drive belt (s) as well the planetary gear is still within the span of the Camp. The mounting position of the rolling bearing, for example a double row angular contact ball bearing or a four point bearing, axially between and immediately enclosed by guarantee the variable pulley and the planetary gear is a width that supports the entire storage unit.

Vorzugsweise läßt sich das variable Riemenrad mit einem im Durchmesser kleineren axialen Ringkragen versehen, der an seinem der Kurbelwelle zugewandten Ende einen Innenzahn kranz aufweist und mit seinem anderen Ende das Wälzlager umschließt. Auf diese Weise läßt sich der Ringkragen gleich zeitig als Getriebehohlrad ausbilden und in dem radialen Freiraum zwischen der Laufbuchse bzw. dem Sonnenrad und der Innenverzahnung platzsparend das Planetengetriebe und axial benachbart dazu das Wälzlager in den Ringkragen einsetzen. Preferably, the variable pulley with a Diameter smaller axial ring collar provided on the an inner tooth at its end facing the crankshaft wreath and with its other end the roller bearing encloses. In this way, the ring collar can be the same train early as a gear ring gear and in the radial Free space between the bushing or the sun gear and the Internal gearing saves space and axially the planetary gear insert the roller bearing in the ring collar next to it.

Als Bremse empfiehlt sich ein elektrischer Bremsmagnet, der vorzugsweise an einem rotationsfesten Stützarm befestigt, vorzugsweise mit einer Öse auf einem Bolzen des Motor blockes derart angeordnet ist, daß ein den Bremsmagneten tragendes Lager und die dazu mit radialem Abstand aufge steckte Öse des Stützarmes in der Ebene eines an den Stützarm angreifenden Drehmomentes angeordnet sind. Die Öse des Drehmomentstützarms ist dabei genau unter der Laufbahn des den Bremsmagneten tragenden, beispielsweise einreihigen Rillenkugellagers auf den gehäusefesten Bolzen gesteckt. Aufgrund des sich damit in einer durch die vertikale Mittel achse der Öse und das Bremsmagnet-Lager verlaufenden Ebene konzentrierenden Kraftangriffs des von den rotierenden Bau teilen bewirkten Drehmomentes werden verkantende Kräfte auf das einreihige Kugellager vermieden, so daß auf ein zweites Kugellager verzichtet und somit auch hierdurch axialer Bau raum gewonnen werden kann. Als Bremse lassen sich beispiels weise anstelle eines Magneten auch eine Zahnradpumpe oder ein hydraulischer Kolben verwenden.An electric brake magnet is recommended as a brake preferably attached to a rotationally fixed support arm, preferably with an eyelet on a bolt of the engine Blockes is arranged so that the brake magnet load bearing and the radial spaced apart stuck eyelet of the support arm in the level of one to the Support arm attacking torque are arranged. The eyelet the torque arm is exactly below the track of the brake magnet carrying, for example single-row Grooved ball bearings placed on the bolts fixed to the housing. Because of this, in one by the vertical means axis of the eye and the brake magnet bearing level concentrating force attack of the rotating construction If the torque is divided, the forces become jammed avoided the single-row ball bearing, so that on a second Ball bearings are dispensed with and thus also axial construction space can be gained. As a brake, for example instead of a magnet, a gear pump or use a hydraulic piston.

Vorteilhaft läßt sich der Außenmantel einer zentralen Lauf buchse als Innenring für das Bremsmagnet-Lager ausbilden und auf diese Weise radialer Bauraum einsparen.The outer casing of a central barrel can be advantageous Form the bush as an inner ring for the brake magnet bearing and save radial space in this way.

Vorzugsweise kann der Stützarm gleichzeitig als Kabelfüh rung dienen, durch die die zum Bremsmagneten führenden elektrischen Kabel auf Distanz zu den rotierenden Bauteilen gehalten werden.Preferably, the support arm can simultaneously as a cable guide serve through which the leading to the brake magnet electrical cables at a distance from the rotating components being held.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß ein mit der Kurbelwelle rotierender Planetenträger flansch mit einem Schwingungsdämpfer und einem daran befe stigten, zweiten Riemenrad verbunden ist. Ohne die übliche Anordnung des mit der Motordrehzahl rotierenden Schwingungs dämpfers zu verändern, läßt sich auf diese Weise eine zweite Riemenebene mit einem oder mehreren, mit der festen Motordrehzahl rotierenden Riemenscheiben erreichen.According to one embodiment of the invention, it is proposed that that a planet carrier rotating with the crankshaft flange with a vibration damper and a befe on it constant, second pulley is connected. Without the usual Arrangement of the vibration rotating with the engine speed damper can be changed in this way second belt level with one or more, with the fixed Reach engine speed rotating pulleys.

Vorteilhaft kann das zweite Riemenrad den Ringkragen in Richtung auf das variable, erste Riemenrad überkragen. Die Riemenscheiben des mit variabler Drehzahl umlaufenden Rie menrades und die fest angetriebenen Riemenscheiben lassen sich somit axial auf engstem Raum nebeneinander anordnen.The second belt wheel can advantageously be in the ring collar Overhead the direction of the variable, first pulley. The Pulleys of the belt rotating at variable speed leave the menrades and the firmly driven pulleys arrange themselves axially next to each other in the smallest of spaces.

Gemäß dem mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahren zum Steuern des erfindungsgemäßen Antriebes wird die von einem Akkumulator abgegebene oder aufgenommene Leistung überwacht und bei Überschreiten eines Grenzwertes das variable Riemen rad zugeschaltet. Es ergeben sich auf diese Weise - und zwar auch für einen Antrieb, der neben dem über den nach folgend "Hochtrieb" genannten, mit veränderbarer Drehzahl zu betreibenden variablen Riemenrad aufgrund der Inte gration des Schwingungsdämpfers außerdem noch ein Riemenrad zum Antrieb solcher Aggregate umfassen kann, die mit fester, stets der Kurbelwellendrehzahl entsprechender Dreh zahl angetrieben werden - flexible Eingriffsmöglichkeiten zur Bestimmung der ein Umschalten auf den Hochtrieb erfor dernden bzw. bewirkenden Schaltdrehzahl.According to the method proposed by the invention for controlling the drive according to the invention, the power output or consumed by an accumulator is monitored and the variable belt wheel is activated when a limit value is exceeded. It results in this way - and also for a drive which, in addition to the variable pulley to be operated with the variable speed mentioned after the "high drive" below, can also comprise a pulley for driving such units due to the integration of the vibration damper, which are driven with a fixed speed, which always corresponds to the crankshaft speed - flexible intervention options for determining the switching speed that requires or causes a switch to high gear.

Dabei ist es vorteilhaft, die Schaltdrehzahl abhängig von der Belastung, insbesondere des Generators, so zu bestim men, daß die Stromversorgung ohne unnötige Belastung des Akkumulators gewährleistet ist. Es lassen sich beispielswei se folgende, eine erhöhte Generatorleistung und damit ein Zuschalten des Hochtriebs erfordernde Betriebszustände fest legen:
Sobald der Akkumulator Strom an das Bordnetz abgibt und ein bestimmter Grenzwert, beispielsweise 5 A, über schritten wird und damit der vom Generator erzeugte Strom nicht ausreicht, um den momentanen Bedarf des Bordnetzes zu decken.
Sobald der Akkumulator bei Übersteigen eines festgeleg ten Grenzwertes, beispielsweise 5 A, Generatorstrom aufnimmt, was bedeutet, daß der Akkumulator aufgrund vorhergehender Belastung teilweise entleert ist und nun wieder geladen werden muß.It is advantageous to determine the switching speed depending on the load, in particular of the generator, so that the power supply is ensured without unnecessary load on the battery. For example, the following operating states requiring increased generator output and thus switching on the high drive can be defined:
As soon as the accumulator delivers current to the vehicle electrical system and a certain limit value, for example 5 A, is exceeded, and thus the current generated by the generator is not sufficient to cover the current needs of the vehicle electrical system.
As soon as the accumulator consumes generator current when a specified limit, for example 5 A, is exceeded, which means that the accumulator is partially empty due to previous loading and must now be recharged.

Der zugeschaltete Hochtrieb ermöglicht es, die volle Ladeka pazität möglichst schnell wieder bereitzustellen. Der das Zuschalten des Hochtriebs auslösende Grenzwert kann z.B. über einen am Akkumulator angeordneten Stromsensor erfaßt werden; alternativ sind auch andere elektrische Größen, wie für den Säure- bzw. Batteriezustand, zur Grenzwertermitt lung zu verwenden.The activated high drive enables the full Ladeka to make capacity available again as quickly as possible. The that Switching on the trigger triggering limit can e.g. detected via a current sensor arranged on the accumulator will; alternatively there are other electrical quantities, such as for the acid or battery status, for limit value determination to use.

Vorteilhaft läßt sich das variable Riemenrad im Falle mehre rer angeschlossener Aggregate von dem die höchste Drehzahl benötigenden Aggregat zuschalten. Es lassen sich somit Prio ritäten setzen und der jeweils höchste Schaltdrehzahlbedarf berücksichtigen. Das Zuschalten des Hochtriebs wird in die sem Fall folglich von dem Aggregat bestimmt, das mit der höchsten Drehzahl versorgt werden muß, wie insbesondere ein Klimakompressor.The variable pulley can be advantageous in the case of more connected units of which the highest speed switch on the required unit. It can thus be a priority rities and the highest shift speed required consider. The connection of the high drive is in the thus determined by the aggregate associated with the highest speed must be supplied, such as a particular Air conditioning compressor.

Es empfiehlt sich, daß beim Erreichen einer oberen Grenz-Mo tordrehzahl automatisch umgeschaltet wird und die Aggregate unter Umgehung des variablen Riemenrades direkt über die Kurbelwelle angetrieben werden. Das bedeutet, daß oberhalb einer bestimmten Drehzahl, z.B. 2500 U/min., selbst wenn der Hochtrieb zu diesem Zeitpunkt zugeschaltet ist, grund sätzlich auf direkten Kurbelwellenantrieb (Durchtrieb) umge schaltet wird, da bei dem Grenz-Drehzahlwert alle Neben aggregate über ein ausreichendes Leistungsvermögen verfü gen. Außerdem dient diese Schaltgrenze zum Schutz der Aggre gate vor übermäßig hohen Drehzahlen und vermeidet eine unnötig hohe Leistungsaufnahme.It is recommended that when reaching an upper limit Mo door speed is automatically switched and the units bypassing the variable pulley directly over the Crankshaft are driven. That means above a certain speed, e.g. 2500 rpm, even if the high drive is switched on at this point in time additionally switched to direct crankshaft drive (through drive) is switched, since at the limit speed value all secondary aggregates have sufficient performance This switching limit also serves to protect the aggregate gate from excessively high speeds and avoids one unnecessarily high power consumption.

Im Rahmen der Erfindung wird außerdem vorgeschlagen, daß zwischen zwei Schaltvorgängen ein vorzugsweise vom momenta nen Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängiger zeit licher Mindestabstand eingehalten wird. Als Kriterium für den Betriebszustand der Brennkraftmaschine kann beispiels weise die Betriebslast und der gerade geschaltete Gang herangezogen werden. Durch Einhalten eines zeitlichen Ab standes bzw. einer Mindestpause, bevor der nächste Schalt vorgang, d.h. das Zu- oder Abschalten des Hochtriebes mög lich ist, läßt sich ein zu häufiges Hin- und Zurückschal ten, d.h. vom Hoch- in den Kurbelwellen-Durchtrieb vermei den, damit die Haltbarkeit des Getriebes verbessern und der Verschleiß verringern. Jedoch wird bei Erreichen der oberen Grenz-Motordrehzahl in jedem Fall auf direkten Durchtrieb, d.h. Kurbelwellenantrieb umgeschaltet.In the context of the invention it is also proposed that between two switching operations, preferably a momentary dependent operating time of the internal combustion engine minimum distance is observed. As a criterion for the operating state of the internal combustion engine can, for example as the operating load and the gear currently switched be used. By adhering to a time Ab or a minimum pause before the next switching process, i.e. it is possible to switch the drive on or off is too frequent back and forth scarf ten, i.e. Avoid from high throughput in the crankshaft the, so that the durability of the gearbox improve and the Reduce wear. However, when you reach the top Limit engine speed in any case on direct drive, i.e. Switched crankshaft drive.

Vorteilhaft wird der Bremsmagnet auf Wärmeentwicklung über wacht und bei grenzwertüberschreitenden Temperaturen abge schaltet. Beispielsweise durch einen im oder am Bremsma gneten angeordneten Temperatursensor oder -schalter, der eine übermäßige Wärmeentwicklung sowohl an der Spule als auch an der Bremsfläche registrieren kann, läßt sich eine Sicherheitsabschaltung erreichen. Bei unzulässig hohen Tem peraturen, die eine Störung bedeuten können, kann der Brems magnet abgeschaltet, d.h. die Stromversorgung unterbrochen werden; die Aggregate werden dann unmittelbar von der Kur belwelle angetrieben.The brake magnet is advantageous for heat generation watches and at temperatures that exceed the limit switches. For example, by a brake in or on gneten arranged temperature sensor or switch, the excessive heat build-up on both the coil and can also register on the braking surface, one can Reach safety shutdown. If the temperature is too high The brakes can reach temperatures that can mean a malfunction magnet switched off, i.e. the power supply is interrupted will; the aggregates are then immediately removed from the cure Belwelle driven.

Vorzugsweise läßt sich der Aufbau des Magnetfeldes des Bremsmagneten zeitlich steuern. Dabei kann zum Zuschalten des Hochtriebs zunächst nur ein solches Bremsmoment aufge bracht werden, das in der Lage ist, den Klemmrollenfreilauf des Sonnenrades zu lösen. Unter Schlupf der Bremse wird sodann - bei gleichzeitiger Beschleunigung des abtreibenden Riemenrades und damit der Nebenaggregate - das Bremsmoment gesteigert, bis die Bremsscheibe zum Stillstand kommt. Die Zeit bis zum Stillstand der Bremsscheibe, d.h. die Dauer des Schlupfes kann beispielsweise ca. eine Sekunde betra gen. Die zeitliche Steuerung des Magnetfeldaufbaus läßt sich z.B. durch einen stromgesteuerten Betrieb des Magneten und/oder durch Einsatz zweier getrennt zu beaufschlagender Wicklungen im Bremsmagneten erreichen. Mit einer Steuerung des zeitlichen Magnetfeldaufbaus läßt sich der Schaltkom fort verbessern und der Bremsen- bzw. Aggregateverschleiß verringern.The structure of the magnetic field of the brake magnet can preferably be timed. It can be brought up to switch on the high drive only such a braking torque that is able to solve the pinch roller freewheel of the sun gear. With the brake slipping , the braking torque is then increased - with simultaneous acceleration of the driven pulley and thus of the auxiliary units - until the brake disc comes to a standstill. The time until the brake disc comes to a standstill, that is to say the duration of the slip, can be about one second, for example. The time control of the magnetic field build-up can be achieved, for example, by current-controlled operation of the magnet and / or by using two windings in the brake magnet to be acted upon separately. By controlling the temporal magnetic field build-up, the switching comfort can be improved further and the wear on the brakes or aggregates can be reduced.

Vorzugsweise wird der Bremsmagnet mit einer über der Bord netzspannung liegenden Steuerspannung versorgt. Zu diesem Zweck läßt sich beispielsweise in einem elektronischen Steu ergerät eine zur Versorgung des Bremsmagneten entsprechend höhere, d.h. über der üblichen Bordspannung von 12 bis 14 V liegende Spannung erzeugen. Die Spule des Bremsmagneten läßt sich hierdurch sowohl in ihrem Platz- und Leistungs bedarf als auch in ihrem Zeitverhalten verbessern.Preferably, the brake magnet with one overboard control voltage. To this Purpose can be, for example, in an electronic tax device to supply the brake magnet accordingly higher, i.e. above the usual on-board voltage of 12 to 14 V. generate lying voltage. The coil of the brake magnet can be both in terms of space and performance needs as well as improve their timing.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zei gen:The invention is described below with reference to the drawing illustrated embodiments explained in more detail. It shows gene:

Fig. 1 eine Schemadarstellung des erfindungsgemäßen re gelbaren Antriebs zum Zuschalten einer mit höhe rer Drehzahl als eine Kurbelwelle einer Brenn kraftmaschine umlaufenden Riemenebene; Figure 1 is a schematic representation of the re gelable drive according to the invention for switching on a higher speed than a crankshaft of an internal combustion engine revolving belt level.

Fig. 2 den auf einer mit einer Kurbelwelle verbundenen Zentralschraube angeordneten erfindungsgemäßen An trieb im Längsschnitt; und Fig. 2 arranged on a central screw connected to a crankshaft according to the invention in longitudinal section; and

Fig. 3 ein an den erfindungsgemäßen Aggregateantrieb an geschlossenes, elektronisches Steuergerät, als Blockschaltbild. Fig. 3 shows a belt drive to the invention in closed, electronic control unit as a block diagram.

Ein regelbarer Aggregateantrieb 1 weist eine mit der Kurbel welle 2 einer Brennkraftmaschine 3 verbundene Zentralschrau be 4 auf. Die Zentralschraube 4 ist mit einer Laufbuchse 5 mit Klemmrollenfreilauf für ein Sonnenrad 6 versehen, das in ein außerdem mit einem Getriebehohlrad 7 eines variablen Riemenrades 8 kämmendes Planetengetriebe 9 eingreift, d.h. das Planetengetriebe 9 ist radial zwischen dem Getriebehohl rad 7 und dem Sonnenrad 6 angeordnet. Dem Sonnenrad 6 ist ein über Elektrokabel 10 an eine nicht dargestellte Strom quelle angeschlossener Bremsmagnet 11 zugeordnet.A controllable unit drive 1 has a central shaft screw 4 connected to the crankshaft 2 of an internal combustion engine 3 . The central screw 4 is provided with a bushing 5 with clamping roller freewheel for a sun gear 6 , which also meshes with a gear ring gear 7 of a variable pulley 8 meshing planetary gear 9 , ie the planetary gear 9 is arranged radially between the gear hollow wheel 7 and the sun gear 6 . The sun gear 6 is associated with an electric cable 10 to a power source, not shown, connected to the brake magnet 11 .

Wenn der Bremsmagnet 11 bestromt wird, steht das Sonnen rad 6 still und das Riemenrad 8 wird über das Planetenge triebe 9 mit einer Übersetzung ins Schnelle angetrieben; diese den zugeschalteten Hochtrieb darstellende Betriebs situation, in der das Sonnenrad 6 nicht rotiert, ist in der oberen Hälfte der Fig. 1 dargestellt. Der Pfeil 12 gibt hierbei den Antriebsverlauf wieder, nämlich ausgehend von der Kurbelwelle 2 über einen Planetenträgerflansch 13 in das sich um das feststehende Sonnenrad 6 drehende Plane tengetriebe 9 und bis in das Getriebehohlrad 7 bzw. das Riemenrad 8. Ist hingegen der Bremsmagnet 11 stromlos, so blockiert der Klemmrollenfreilauf der Laufbuchse 5; die Buchse 5 nimmt dann das Sonnenrad 6 mit der Drehzahl der Kurbelwelle 2 mit. Das Planetengetriebe 9 wirkt in diesem Fall als Kupplung und treibt entsprechend das Getriebe hohlrad 7 bzw. das Riemenrad 8 mit der Kurbelwellendrehzahl an; dieser Antriebsverlauf wird in der unteren Hälfte der Fig. 1 durch den Pfeil 14 wiedergegeben.When the brake magnet 11 is energized, the sun wheel 6 stands still and the belt wheel 8 is driven via the planetary gear 9 with a translation into high speed; this represents the connected high drive operating situation, in which the sun gear 6 does not rotate, is shown in the upper half of FIG. 1. The arrow 12 shows the drive profile again, namely, starting from the crankshaft 2 via a planet carrier flange 13 into the rotating planet gear rotating about the fixed sun gear 6 9 and up to the gear ring gear 7 and the pulley 8th If, however, the brake magnet 11 is de-energized, the pinch roller freewheel blocks the bushing 5 ; the socket 5 then takes the sun gear 6 with the speed of the crankshaft 2 . The planetary gear 9 acts in this case as a clutch and drives the gear ring gear 7 or the pulley 8 at the crankshaft speed accordingly; this drive curve is shown in the lower half of FIG. 1 by arrow 14 .

Die aufgrund der Erfindung erreichte Kompaktbauweise des regelbaren Aggregateantriebs 1 ergibt sich aus der in Fig. 2 dargestellten konkreten Einbausituation. Das vari able, beispielsweise aus Blech gerollte, mehrere Riemen scheiben besitzende Riemenrad 8 weist einen axialen Ringkra gen 15 auf, der sich in Richtung zur Kurbelwelle 2 er streckt und an seinem der Kurbelwelle 2 zugewandten Ende als Getriebehohlrad 7 ausgebildet und zu diesem Zweck mit einem Innenzahnkranz 16 versehen ist. Der Innenzahnkranz 16 kämmt mit dem Planetengetriebe 9, das seinerseits in das mit einem Lager 17 auf der Laufbuchse 5 gelagerte Sonnenrad 6 eingreift; der Klemmrollenfreilauf 18 der Laufbuchse 5 ist lediglich schematisch dargestellt und kann beispielswei se als Sperrad mit Klemmrampen und Klemmrollen ausgebildet sein. Axial innen, d.h. an der von der Kurbelwelle 2 abgewandten Seite des Innenzahnkranzes 16 ist ein Wälzlager 19 angeordnet, das dort in den Ringkragen 15 des Riemenra des 8 eingesetzt ist und aufgrund seiner Einbaulage und seines Durchmessers eine Stützbreite 20 zur Verfügung stellt, die die gesamte axiale Länge des von dem Lager getragenen Riemenrades 8 mit Ringkragen 15 erfaßt. Ein zwei tes Lager, das axial zusätzlichen Bauraum erfordern würde, kann somit entfallen.The compact design of the controllable unit drive 1 achieved on the basis of the invention results from the specific installation situation shown in FIG. 2. The vari able, for example rolled sheet metal, multiple belt pulleys possessing pulley 8 has an axial Ringkra gene 15 , which he stretches in the direction of the crankshaft 2 and formed at its end facing the crankshaft 2 as a gear ring gear 7 and for this purpose with a Internal ring gear 16 is provided. The internal ring gear 16 meshes with the planetary gear 9 , which in turn engages in the sun gear 6 mounted on the bushing 5 with a bearing 17 ; the pinch roller freewheel 18 of the bushing 5 is only shown schematically and can be formed, for example, as a ratchet wheel with pinch ramps and pinch rollers. Axially on the inside, ie on the side of the internal ring gear 16 facing away from the crankshaft 2 , a roller bearing 19 is arranged, which is inserted there in the ring collar 15 of the belt ring of FIG. 8 and, due to its installation position and its diameter, provides a support width 20 which provides the entire width axial length of the belt wheel 8 carried by the bearing with annular collar 15 is detected. A second bearing, which would require additional axial space, can thus be omitted.

Der Bremsmagnet 11 ist an einem Stützarm 21 befestigt, der gleichzeitig die Führung der den Magneten 11 mit Strom ver sorgenden Elektrokabel 10 übernimmt. Der Stützarm 21 ist mit einer Öse 22 auf einen im Motorblock 23 der Brennkraft maschine befestigten Bolzen 24 gesteckt und somit daran gehindert, aufgrund der auftretenden Drehmomente zu rotie ren. Der Bremsmagnet 11 wird von einem auf der Laufbuchse 5 angeordneten Rillenkugellager 25 getragen, wobei ein Ab schnitt des Außenmantels der Laufbuchse 5 als Innenring 26 für die Kugeln des Kugellagers 25 ausgebildet ist. Das - von der Zentralschraube 4 ausgehend - radial innenlie gende Rillenkugellager 25 und die demgegenüber radial außen liegende Öse 22 sind zwar mit Abstand voneinander, jedoch in einer Flucht liegend angeordnet, d.h. die Öse 22 liegt genau unter der Laufbahn bzw. dem Innenring 26 des einreihi gen Rillenkugellagers 25. Auf diese Weise ergibt sich bei einem an den Stützarm 21 angreifenden Drehmoment eine durch die Öse 22 und das Rillenkugellager 25 verlaufende Kraftan griffsebene 27; es können somit keine verkantenden Kräfte auf das Rillenkugellager 25 einwirken, so daß auf ein zweites Kugellager verzichtet werden kann.The brake magnet 11 is attached to a support arm 21 , which at the same time takes over the guidance of the magnet 11 providing electrical cable 10 . The support arm 21 is inserted with an eyelet 22 onto a bolt 24 fastened in the engine block 23 of the internal combustion engine and thus prevented from rotating due to the torques occurring. The brake magnet 11 is carried by a grooved ball bearing 25 arranged on the bushing 5 , whereby a From section of the outer shell of the sleeve 5 is formed as an inner ring 26 for the balls of the ball bearing 25 . The - starting from the central screw 4 - radially inner lying groove ball bearing 25 and the opposite radially outer eyelet 22 are spaced from each other, but arranged in alignment, ie the eyelet 22 lies exactly below the raceway or the inner ring 26 of the single row deep groove ball bearing 25 . In this way, a torque acting on the support arm 21 results in a force through the eyelet 22 and the deep groove ball bearing 25 Kraftan handle plane 27 ; thus no tilting forces can act on the deep groove ball bearing 25 , so that a second ball bearing can be dispensed with.

Ein mit der Drehzahl der Kurbelwelle 2 rotierender Schwin gungsdämpfer 28 ist am Planetenträgerflansch 13 befestigt und überkragt den Ringkragen 15 in Richtung auf das variab le Riemenrad 8 mit einem zweiten, wie der Schwingungs dämpfer 28 mit der Drehzahl der Kurbelwelle 2 umlaufenden Riemenrad 29. Das variable, erste Riemenrad 8 und das zweite Riemenrad 29 liegen axial auf engstem Raum nebenein ander. Zum Zuschalten des Hochtriebes, d.h. des mit einer höheren Drehzahl als die Kurbelwelle 2 umlaufenden variab len Riemenrades 8 übt der geschaltete mit Strom versorgte Bremsmagnet 11 eine Bremskraft auf eine Bremsscheibe 30 aus, die das Sonnenrad 6 festlegt.A rotating with the speed of the crankshaft 2 vibration damper 28 is attached to the planet carrier flange 13 and overhangs the ring collar 15 in the direction of the variable le pulley 8 with a second, such as the vibration damper 28 with the speed of the crankshaft 2 rotating pulley 29th The variable, first pulley 8 and the second pulley 29 are axially next to each other in a confined space. To switch the high impulse, that is, the revolving at a higher speed than the crankshaft 2 variab len belt wheel 8 exerts the switched supplied with current brake magnet 11 a braking force to a brake disc 30, which defines the sun gear. 6

Anhand des Blockschaltbildes gemäß Fig. 3 wird eine Steue rung des Aggregateantriebs 1 mittels eines elektronischen Steuergerätes 31 dargestellt. Ein verschiedenste Verbrau cher 32 versorgendes Bordnetz 33 ist sowohl an einen Dreh stromgenerator 34 als auch einen Akkumulator 35 angeschlos sen. Der Generator 34 läßt sich ebenso wie eine Hydraulik pumpe 36, ein Klimakompressor 37 und eine Kühlwasserpumpe 38 mit Motorlüfter 39 über das Riemenrad 8 mit höherer Drehzahl antreiben, d.h. dem Aggregateantrieb 1 zuschalten. Der nicht ständig benötigte Klimakompressor 37 wird dem Aggregateantrieb 1 mittels einer Magnetkupplung 40 zuge schaltet.On the basis of the block diagram of FIG. 3 is a Steue tion of the assembly drive 1 by means of an electronic control unit 31 shown. A wide variety of consumers 32 supplying vehicle electrical system 33 is ruled out both to a three-phase generator 34 and an accumulator 35 . The generator 34 can be driven as well as a hydraulic pump 36 , an air conditioning compressor 37 and a cooling water pump 38 with a motor fan 39 via the pulley 8 at a higher speed, that is, switch on the unit drive 1 . The air conditioning compressor 37 , which is not constantly required, is switched to the unit drive 1 by means of a magnetic coupling 40 .

Das elektronische Steuergerät 31 besitzt als integrierte Bestandteile eine Bedarfssteuerung 41, eine Klimaanlagen steuerung 42 und eine Hochtriebssteuerung 43. Die Bedarfs steuerung 41 ist über eine Steuerleitung 44 mit einem am Akkumulator 35 angeordneten Stromsensor 45, die Hochtriebs steuerung 43 über Steuerleitungen 46 bzw. 47 an einen Temperatursensor 48 des Bremsmagneten bzw. einen Drehzahl geber 49 des Aggregateantriebes 1 und die Klimaanlagensteu erung 42 über eine Steuerleitung 50 an die Magnetkupp lung 40 des Klimakompressors 37 angeschlossen. Sowohl die Bedarfssteuerung 41 als auch die Klimaanlagensteuerung 42, in der mehrere, durch Pfeile 51 symbolisierte Drehzahlein gänge nicht näher bezifferter Verbraucher ausgewertet wer den, bei denen es sich beispielsweise um die Hydraulikpumpe 36 und die Kühlwasserpumpe 38 mit Motorlüfter 39 handeln kann, sind mit Steuerleitungen 52, 53 an die Hochtriebs steuerung 43 angeschlossen. Aufgrund der miteinander ver knüpften Steuerungen 41, 42, 43 bieten sich mittels des elektronischen Steuergerätes 31 flexible Eingriffsmöglich keiten zur Bestimmung der das Zuschalten des Hochtriebs über das variable Riemenrad 8 auslösenden Schaltdrehzahl.The electronic control unit 31 has, as integrated components, a demand control 41 , an air conditioning control 42 and a high drive control 43 . The demand control 41 is via a control line 44 with a arranged on the accumulator 35 current sensor 45 , the high-drive control 43 via control lines 46 and 47 to a temperature sensor 48 of the brake magnet or a speed sensor 49 of the unit drive 1 and the air conditioning control 42 via a Control line 50 connected to the magnetic coupling 40 of the air conditioning compressor 37 . Both the demand control 41 and the air conditioning control 42 , in which several, symbolized by arrows 51 speed gears not evaluated consumers, who can be, for example, the hydraulic pump 36 and the cooling water pump 38 with motor fan 39 are with control lines 52 , 53 connected to the high drive control 43 . Due to the interlinked controls 41 , 42 , 43 , the electronic control unit 31 offers flexible engagement possibilities for determining the switching speed which triggers the activation of the high drive via the variable pulley 8 .

Mittels des Stromsensors 45 läßt sich beispielsweise der Leistungsaustausch des Akkumulators 35 mit dem Bordnetz 33 bzw. dem Generator 34 erfassen. Sobald ein festgelegter Grenzwert überschritten wird, wenn beispielsweise der vom Generator 34 erzeugte Strom nicht dem momentanen Bedarf des Bordnetzes 33 entspricht, oder der Akkumulator 35 leer ist und Strom vom Generator 34 aufnimmt, wird der Hochtrieb des variablen Riemenrades 8 zugeschaltet. Durch die über die Eingänge 51 in die Klimaanlagensteuerung 42 eingegebenen Drehzahlen wird dem Aggregat, gemäß dem Beispiel dem Klima kompressor 37, das die höchste Drehzahl erfordert, eine Priorität eingeräumt und der Hochtrieb des variablen Riemen rades 7 auf jeden Fall dann zugeschaltet, wenn dieses Aggregat, der Klimakompressor 37, mit der Nennleistung ver sorgt werden muß. Jedoch wird oberhalb einer bestimmten, durch den Drehzahlgeber 49 ermittelten Motordrehzahl der Hochtrieb stets ausgeschaltet und das Antriebsaggregat 1 auf direkten Durchtrieb über die Kurbelwelle 2 umgeschal tet, da alle zu versorgenden Aggregate bei dieser Grenz-Mo tordrehzahl über ein ausreichendes Leistungsvermögen verfü gen. By means of the current sensor 45 , for example, the power exchange of the accumulator 35 with the vehicle electrical system 33 or the generator 34 can be detected. As soon as a defined limit value is exceeded, for example if the current generated by the generator 34 does not correspond to the current requirement of the vehicle electrical system 33 , or the accumulator 35 is empty and draws current from the generator 34 , the variable pulley 8 is driven up . Due to the speeds entered via the inputs 51 in the air conditioning control 42 , the unit, according to the example of the air conditioning compressor 37 , which requires the highest speed, is given priority and the drive of the variable belt wheel 7 is activated in any case when this unit , The air conditioning compressor 37 , with the rated power must be ensured ver. However, above a certain engine speed determined by the speed sensor 49, the high drive is always switched off and the drive unit 1 is switched to direct drive through the crankshaft 2 , since all units to be supplied at this limit engine speed have sufficient capacity.

Der im oder am Bremsmagneten 11 angeordnete Temperatursen sor 48 bewirkt bei einer übermäßigen Wärmeentwicklung, die sich bei Störungen aufgrund höherer Temperaturen einstellt, eine Sicherheitsabschaltung. Dabei wird der Bremsmagnet 11 abgeschaltet, d.h. stromlos gesetzt, und die Aggregate wer den im direkten Durchtrieb über die Kurbelwelle 2 ange trieben.The arranged in or on the brake magnet 11 Temperatursen sensor 48 causes excessive safety, which arises in the event of malfunctions due to higher temperatures, a safety shutdown. The brake magnet 11 is switched off, that is, de-energized, and the units are driven by the direct drive through the crankshaft 2 .

Es wird somit aufgrund insbesondere der in das variable Riemenrad bzw. dessen axialen Ringkragen integrierten Ge triebehohlrad- und Riemenradlagerung ein Aggregate-Antrieb in Kompakt-Bauweise ermöglicht, der sich in den Motorraum ohne Änderung der räumlichen Anordnung des Motors oder seiner Aggregate einbauen läßt. Der erreichte Raumgewinn erlaubt es, zusätzlich den Schwingungsdämpfer in die An triebseinheit einzubeziehen und neben dem Hochtrieb über das variable Riemenrad noch einen ständig mit der Kurbel wellendrehzahl umlaufenden Antrieb bereitzustellen. Außer dem gestattet das Ansteuerungsverfahren mittels des elektro nischen Steuergerätes flexible Eingriffe, insbesondere zum drehzahlabhängigen Zuschalten des Hochtriebs, d.h. zum Fest legen der Schaltdrehzahl.It is therefore due in particular to the variable Belt wheel or its axial ring collar integrated Ge internal gear and belt wheel bearing an aggregate drive in a compact design that allows itself in the engine compartment without changing the spatial arrangement of the engine or has its units installed. The space gained also allows the vibration damper to be connected drive unit to include and next to the high drive over the variable pulley still one with the crank shaft speed revolving drive to provide. Except this allows the control method by means of the electro African control unit flexible interventions, especially for Speed-dependent activation of the high drive, i.e. to the festival set the switching speed.

Claims

1. Adjustable drive, especially for the Nebenaggre gate of internal combustion engines, with a brake, characterized in that a hollow gear and a variable pulley ( 7 ; 8 ) on a common, axially between a planetary gear ( 9 ) and the pulley ( 8th ) arranged roller bearings ( 19 ) are mounted.

2. Drive according to claim 1, characterized in that the variable pulley ( 8 ) is provided with a smaller in diameter axial ring collar ( 15 ) which has at its end facing the crankshaft ( 2 ) an internal ring gear ( 16 ) and with its encloses the other end of the rolling bearing ( 19 ).

3. Drive according to claim 1 or 2, characterized by an electric magnet ( 11 ) as a brake.

4. Drive according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the brake magnet ( 11 ) is attached to a rotationally fixed support arm ( 21 ).

5. Drive according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the support arm ( 21 ) with an eyelet ( 22 ) on a bolt ( 24 ) of the motor block ( 23 ) is arranged.

6. Drive according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that one of the Bremsma gneten ( 11 ) bearing ( 25 ) and the attached at a radial distance eyelet ( 22 ) of the support arm ( 21 ) in the plane (27th ) a torque acting on the support arm ( 21 ) are arranged.

7. Drive according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the support arm ( 21 ) is designed as a guide for electrical cables ( 10 ).

8. Drive according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the outer casing of a central sleeve ( 5 ) is designed as an inner ring ( 26 ) for the brake magnet bearing ( 25 ).

9. Drive according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that a with the crankshaft ( 2 ) rotating planet carrier flange ( 13 ) with a vibration damper ( 28 ) and an attached second pulley ( 29 ) is connected.

10. Drive according to claim 9, characterized in that the second belt wheel ( 29 ) overhangs the ring collar ( 15 ) in Rich direction on the variable, first belt wheel ( 8 ).

11. Method for controlling a drive according to one or several of claims 1 to 10, characterized net that the delivered by an accumulator or Power consumed is monitored and exceeded the variable pulley is switched on at a limit value becomes.

12. The method according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the variable pulley in the case of several connected units from the the highest speed aggregate required is tested.

13. The method according to claim 11 or 12, characterized records that when reaching an upper limit motor speed is automatically switched and the aggregate gate bypassing the variable belt wheel directly are driven by the crankshaft.

14. The method according to one or more of claims 11 to 13, characterized in that between two Switching operations a minimum time interval will hold.

15. The method according to claim 14, characterized in that the minimum distance depends on the current loading drive state of the internal combustion engine is determined.

16. The method according to one or more of claims 11 to 15, characterized in that the brake magnet monitored for heat development and at limit values temperature is switched off.

17. The method according to one or more of claims 11 to 16, characterized in that the structure of the Magnetic field of the brake magnet is timed.

18. The method according to one or more of claims 11 to 17, characterized in that the brake magnet with a tax above the vehicle electrical system voltage voltage is supplied.